YVO4 激光器定义是指基于稀土掺杂的钇、钆或镥钒酸盐晶体的激光器。
钒酸盐激光器这一术语通常用于基于掺钕钒酸盐晶体的激光器。具体而言，它们包括钒酸钇（Nd:YVO4）、钒酸钆（Nd:GdVO4）和钒酸镥（Nd:LuVO4），这些钒酸盐也被称为正钒酸盐。这类材料很早就为人所知，但多年后才开始流行，因为在很长一段时间内，很难生长出具有高光学质量的大尺寸材料。除了晶体生长方面的进展，二极管泵浦的出现也增加了人们对钒酸盐的兴趣，因为可以使用更小的晶体，而灯泵浦激光器通常需要相当长的激光棒。
也有掺入其他稀土离子的钒酸盐晶体，例如掺入镱（Yb3+）、铒（Er3+）、铥（Tm3+）或钬（Hm3+）。由于尺寸相似，钇、钆或镥离子可以被替换成具有激光活性的稀土离子而不强烈影响晶格结构。这对于保持掺杂材料的高导热性是很重要的。
钒酸盐晶体是天然的双折射晶体，可消除高功率激光器中热诱导的去极化损耗。。此外，激光增益强烈依赖于偏振（光的偏振）；沿c轴的偏振通常能达到最高增益。泵浦吸收也强烈依赖于偏振（特殊波长除外），当使用偏振漂移的光纤耦合泵浦源时,这可能会产生一定的问题。
对于Nd:YVO4，典型的激光发射波长为1064纳米，即与Nd:YAG基本相同。其他重要的发射波长是914和1342纳米；它们与Nd:YAG的发射波长有很大差别。Nd:YVO4 1342nm 发射线比Nd:YAG 中相应的 1.32μm 线强得多，因此在 1.3-μm 操作中具有更好的性能。
| 属性 | 值 |
|---|---|
| 化学式 | Nd3+:YVO4 |
| 晶体结构 | 四边形 |
| 质量密度 | 4.22 g/cm3 |
| 莫氏硬度 | 5–6 |
| 杨氏模量 | 133 GPa |
| 抗拉强度 | 53 MPa |
| 熔点 | 1810 °C |
| 导热系数 | ≈ 5 W / (m K) （文献中也有 9–12 左右的值） |
| 热膨胀系数 | 11×10−6 K−1（c 方向），4.4×10−6 K−1（a 方向） |
| 透明度范围 | 0.3–2.5 μm |
| 双折射 | 正单轴 |
| 1064nm处的折射率 | 2.17为c极化 1.96普通指数 |
| 折射率的温度依赖性 | 3×10−6 K−1 在c方向，8.5×10−6 K−1在a方向 |
| Nd 密度为 1% at 掺杂 | 1.24 × 1020 cm−3 |
| 荧光寿命 | 90 μs |
| 808nm处的吸收截面 | 60 × 10 −20 cm 2 ( c极化) |
| 1064 nm 处的发射截面 | 114 × 10 −20 cm 2 ( c极化 |
| 增益带宽 | 1nm |
Nd:YVO4和Nd:YAG的比较
Nd:YVO4激光器通常是二极管泵浦的，但也可以是灯泵浦的。与Nd:YAG（YAG激光器）相比，Nd: YVO4表现出更高的泵浦吸收和增益（由于非常高的吸收和激光截面），更宽的增益带宽（约1纳米），更宽的泵浦波长范围（通常不需要稳定泵浦波长），更短的上能态寿命（对于不太高的钕浓度≈100μs），更高的折射率，更低的热导率，以及双折射。这些差异对各种激光操作模式的影响如下：
- 对于连续波操作，Nd:YVO4在中功率或高功率情况下的总体性能与Nd:YAG相似。虽然热导率较差，但折射率的温度系数较小，因此热透镜不强。由于其高增益效率，Nd:YVO4比Nd:YAG更适用于阈值泵浦功率很低的激光器。
- Nd:YVO4非常适合于具有极高脉冲重复率的被动锁模激光器，已经证实了近160GHz。这一特性主要是由于高激光截面和强泵浦吸收所致。
- 对于调Q激光器，Nd:YVO4无法获得与Nd:YAG一样高的脉冲能量，因为它的能量存储能力低于Nd:YAG，这是由于较低的上能态寿命和高增益效率。另一方面，Nd:YVO4更适合于高脉冲重复率，它仍然可以产生相当短的Q开关脉冲。
其他掺钕钒酸盐晶体
与Nd:YVO4相比，Nd:GdVO4具有相似的热导率、稍短的发射波长（1063nm）、稍大的增益带宽、更低的发射截面和更高的泵浦吸收。然而，请注意，有关钒酸盐晶体热导率的公布数据差异很大，因此存在一些重大的不确定性。
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